改性珊瑚骨料海水海砂混凝土力学性能试验研究

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当前,我国正积极推进南海地区基础设施建设。就地采用珊瑚骨料、海水海砂配制珊瑚骨料海水海砂混凝土(Coral Aggregate Seawater Sea-sand Concrete,CASSC),对促进我国海洋工程建设,推进海洋强国战略具有重要的科研意义和工程实际价值。当前国内外对珊瑚骨料的改性强化和CASSC的高温后力学性能研究较少。本文对珊瑚骨料改性前后所配制的混凝土在不同骨料替换率、高温后的力学性能变化规律进行了试验研究。主要研究内容和结论如下:(1)以超细水泥为改性基材,通过骨料吸水率和压碎指标测试,评估改性对珊瑚骨料物理力学性能的影响。试验表明,改性后珊瑚骨料的15min吸水率和压碎指标显著降低。基于试验结果,建议改性浆液水灰比为1.25,自然养护龄期>14d,以保证浆体改性效果和后续混凝土拌合的和易性。(2)通过立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、抗折强度、轴心抗压强度测试和应力应变曲线,研究改性前后,不同珊瑚骨料替换率下混凝土工作性能和力学性能变化规律。试验发现,替换率增加时混凝土坍落度、扩展度和泌水率增加,骨料改性后混凝土坍落度和扩展度比改性前有一定降低,粘聚性和保水性有所改善。骨料替换率增加对混凝土的抗拉性能影响最大,对抗弯拉性能影响较小,且混凝土强度和延性与替换率呈负相关关系。基于试验结果,提出了不同替换率下混凝土的单轴受压应力应变关系模型。(3)通过立方体抗压强度、劈裂抗拉强度、轴心抗压强度测试和应力应变曲线,研究改性前后,高温后CASSC的力学性能变化规律。试验发现,同温度作用后CASSC表面形态变化与普通碎石混凝土相似,CASSC的高温后质量损失率高于常见轻骨料混凝土和普通碎石混凝土。CASSC力学性能随温度升高急剧减小,高温对抗拉强度的影响最显著,也使骨料改性后的强度提升优势逐渐减弱。随着温度增加,CASSC的峰值应力逐渐降低,峰值应变显著增加,200℃~400℃阶段时弹性模量减小最为剧烈。基于试验结果和其他学者研究,提出了高温后珊瑚混凝土的强度计算公式及受压应力应变关系模型。
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